JP5761278B2 - 電池用包装材料のシーラント層用の樹脂組成物 - Google Patents

電池用包装材料のシーラント層用の樹脂組成物 Download PDF

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Description

本発明は、電池用包装材料のシーラント層に使用された場合に、電池用包装材料に高い絶縁性を付与し得る樹脂組成物に関する。
従来、様々なタイプの電池が開発されているが、あらゆる電池において、電極や電解質等の電池素子を封止するために包装材料が不可欠な部材になっている。従来、電池用包装として金属製の包装材料が多用されていたが、近年、電気自動車、ハイブリッド電気自動車、パソコン、カメラ、携帯電話等の高性能化に伴い、電池には、多様な形状が要求されると共に、薄型化や軽量化が求められている。しかしながら、従来多用されていた金属製の電池用包装材料では、形状の多様化に追従することが困難であり、しかも軽量化にも限界があるという欠点がある。
そこで、多様な形状に加工が容易で、薄型化や軽量化を実現し得る電池用包装材料として、基材層/接着層/金属層/シーラント層が順次積層されたフィルム状の積層体が提案されている(例えば、特許文献1参照)。このようなフィルム状の電池用包装材料では、シーラント層同士を対向させて周縁部をヒートシールにて熱溶着させることにより電池素子を封止できるように形成されている。
例えば、特許文献1には、外側層としての2軸延伸ポリアミドフィルム層と、内側層としての熱可塑性樹脂未延伸フィルム層と、これら両フィルム層間に配設されたアルミニウム箔層とを含む電池ケース用包材が開示されている。
近年、電池の薄型化や軽量化の要求に伴い、さらに薄い電池用包装材料が求められており、シーラント層についても、厚みをより一層薄くすることが求められている。しかしながら、シーラント層の厚みが薄くなると、電池用包装材料の絶縁性が低下しやすくなる。特に、電池の製造過程において、電池用包装材料によって電子素子を封止する際には、電池用包装材料をヒートシールした後に、ヒートシール部を内側に屈曲して成形されることがある。このような場合、シーラント層のヒートシール部またはその近傍部分において、クラックが発生するなどして、絶縁性が特に低下しやすくなるという問題がある。
特開2008−287971号公報
このような状況下、本発明は、電池用包装材料のシーラント層に使用された場合に、電池用包装材料のヒートシール部を屈曲した際のクラックの発生を抑制し、電池用包装材料に高い絶縁性を付与し得る樹脂組成物を提供することを主な目的とする。
本発明者は、前記課題を解決すべく鋭意検討を行ったところ、アイソタクチック分率(mm)が99%以下であるポリオレフィン系樹脂を含む樹脂組成物は、電池用包装材料のシーラント層に使用された場合に、電池用包装材料のヒートシール部を屈曲した際のクラックの発生を抑制し、電池用包装材料に高い絶縁性を付与し得ることを見出した。本発明は、かかる知見に基づいて更に検討を重ねることにより完成したものである。
即ち、本発明は、下記に掲げる態様の発明を提供する。
項1. アイソタクチック分率(mm)が99%以下であるポリオレフィン系樹脂を含む、電池用包装材料のシーラント層用の樹脂組成物。
項2. 前記ポリオレフィン系樹脂は、エチレン単位の含有量が0.1〜10mol%である、項1に記載の樹脂組成物。
項3. 前記ポリオレフィン系樹脂は、80℃においてn−デカンに可溶な成分量が0.1〜15質量%である、項1または2に記載の樹脂組成物。
項4. 前記ポリオレフィン系樹脂が、構成モノマーとして少なくともプロピレンを含む、項1〜3のいずれかに記載の樹脂組成物。
項5. 少なくとも、基材層、金属層、及びシーラント層をこの順に有する積層体からなる電池用包装材料であって、
前記シーラント層が、項1〜4のいずれかに記載の樹脂組成物により形成された層を含む、電池用包装材料。
項6. 樹脂組成物により形成された層の厚みが、1〜20μmである、項5に記載の電池用包装材料。
項7. 前記シーラント層の厚みが、40μm以下である、項5または6に記載の電池用包装材料。
項8. 少なくとも正極、負極、及び電解質を備えた電池素子が、項5〜7のいずれかに記載の電池用包装材料に封止されてなる、電池。
本発明によれば、電池用包装材料のシーラント層に使用された場合に、電池用包装材料のヒートシール部を屈曲した際のクラックの発生を抑制し、電池用包装材料に高い絶縁性を付与し得る樹脂組成物を提供することができる。また、本発明によれば、当該樹脂組成物をシーラント層に用いた電池用包装材料、及び電池を提供することができる。
本発明の電池用包装材料の略図的断面図である。 本発明の電池用包装材料の略図的断面図である。
本発明の樹脂組成物は、アイソタクチック分率(mm)が99%以下であるポリオレフィン系樹脂を含むことを特徴とする。以下、本発明の樹脂組成物、これをシーラント層に用いた電池用包装材料、及び電池について詳述する。
1.樹脂組成物
本発明の樹脂組成物は、例えば後述するような電池用包装材料のシーラント層に用いられる樹脂組成物であって、アイソタクチック分率(mm)が99%以下であるポリオレフィン系樹脂を含む。なお、ポリオレフィン系樹脂のアイソタクチック分率(mm)は、13C核磁気共鳴スペクトルの測定により得られた値である。
上述の通り、電池の製造過程においては、電池用包装材料によって電子素子を封止する際に、ヒートシール部を内側に屈曲して成形する場合がある。このとき、シーラント層のヒートシール部またはその近傍部分においてクラックが発生し、電池用包装材料の絶縁性が低下しやすくなる。特に、ヒートシール部が薄く(例えば40μm以下)形成されると、絶縁性の低下が顕著になるという問題がある。これに対して、本発明の樹脂組成物を電池用包装材料のシーラント層に用いることにより、シーラント層を薄く形成した場合にも、ヒートシール部を屈曲した際の絶縁性の低下を効果的に抑制することができる。本発明の樹脂組成物をシーラント層に用いることにより、シーラント層の厚みを薄くした場合にも、絶縁性が高められる機序の詳細は必ずしも明らかではないが、例えば、次のように考えることができる。すなわち、本発明の樹脂組成物に含まれるアイソタクチック分率(mm)が99%以下であるポリオレフィン系樹脂は、高分子鎖の立体規則性が低く、結晶性が低い。このため、本発明の樹脂組成物により形成された層がシーラント層に含まれる場合、電池用包装材料のヒートシール部が屈曲された際に加わる外部応力に対してもシーラント層が追従しやすくなり、クラックの発生が抑制され、結果として絶縁性が高められていると考えられる。
ポリオレフィン系樹脂のアイソタクチック分率(mm)としては、99%以下であれば特に制限されないが、シーラント層を薄く形成した場合にも、電池用包装材料に高い絶縁性を付与し得る観点からは、好ましくは90%以上、より好ましくは93%以上、さらに好ましくは95%以上が挙げられる。
本発明の樹脂組成物に含まれるポリオレフィン系樹脂は、上記のアイソタクチック分率を充足するものであれば、特に制限されない。ポリオレフィン系樹脂は、1種類の樹脂により構成されていてもよいし、2種類以上の樹脂により構成されていてもよい。ポリオレフィン系樹脂は、例えば、ポリオレフィンにより構成することができる。ポリオレフィンについては、上記の物性を有するものであれば、特に制限されないが、例えば、低密度ポリエチレン、中密度ポリエチレン、高密度ポリエチレン、線状低密度ポリエチレン等のポリエチレン;ホモポリプロピレン、ポリプロピレンのブロックコポリマー(例えば、プロピレンとエチレンのブロックコポリマー)、ポリプロピレンのランダムコポリマー(例えば、プロピレンとエチレンのランダムコポリマー)等の結晶性又は非晶性のポリプロピレン;エチレン−ブテン−プロピレンのターポリマー等が挙げられる。これらのポリオレフィンの中でも、耐熱性の点で、好ましくは、少なくともプロピレンを構成モノマーとして有するポリオレフィン、更に好ましくは、プロピレン−エチレンのランダムコポリマー、プロピレン−エチレン−ブテンのターポリマー、及びプロピレンのホモポリマーが挙げられ、特に好ましくはプロピレン−エチレンのランダムコポリマーが挙げられる。これらのポリオレフィンは、1種単独で使用してもよく、また2種以上を組み合わせて使用してもよい。
ポリオレフィン系樹脂を構成する樹脂として、ポリオレフィン以外の樹脂としては、例えば、酸変性ポリオレフィンが挙げられる。酸変性ポリオレフィンとは、ポリオレフィンを不飽和カルボン酸でグラフト重合すること等により変性したポリマーである。酸変性されるポリオレフィンとしては、具体的には、低密度ポリエチレン、中密度ポリエチレン、高密度ポリエチレン、線状低密度ポリエチレン等のポリエチレン;ホモポリプロピレン、ポリプロピレンのブロックコポリマー(例えば、プロピレンとエチレンのブロックコポリマー)、ポリプロピレンのランダムコポリマー(例えば、プロピレンとエチレンのランダムコポリマー)等の結晶性又は非晶性のポリプロピレン;エチレン−ブテン−プロピレンのターポリマー等が挙げられる。これらのポリオレフィンの中でも、耐熱性の点で、好ましくは、少なくともプロピレンを構成モノマーとして有するポリオレフィン、更に好ましくは、エチレン−ブテン−プロピレンのターポリマー、及びプロピレン−エチレンのランダムコポリマーが挙げられる。変性に使用される不飽和カルボン酸としては、例えば、マレイン酸、アクリル酸、イタコン酸、クロトン酸、無水マレイン酸、無水イタコン酸等が挙げられる。これらの不飽和カルボン酸の中でも、好ましくはマレイン酸、無水マレイン酸が挙げられる。これらの酸変性ポリオレフィンは、1種単独で使用してもよく、また2種以上を組み合わせて使用してもよい。
電池用包装材料のヒートシール部を屈曲した際の絶縁性をより一層高める観点からは、ポリオレフィン系樹脂は、エチレン単位の含有量が0.1〜10mol%程度であることが好ましく、1〜8mol%程度であることがより好ましく、1〜6mol%程度であることがさらに好ましい。ポリオレフィン系樹脂のエチレン単位の含有量がこのような範囲にあることにより、ポリオレフィン系樹脂を構成する分子鎖の可動性が高まり、柔軟性が高められると考えられる。このため、電池用包装材料のヒートシール部が屈曲された際に加わる外部応力に対してもシーラント層がより追従しやすくなり、クラックの発生が抑制され、結果として絶縁性がより高められていると考えられる。なお、本発明において、ポリオレフィン系樹脂のエチレン単位の含有量は、13C核磁気共鳴スペクトルの測定により得られた値である。
また、電池用包装材料のヒートシール部を屈曲した際の絶縁性をより一層高める観点からは、ポリオレフィン系樹脂は、80℃においてn−デカンに可溶な成分量が0.1〜15質量%であることが好ましく、1〜12質量%であることがより好ましく、1〜10質量%であることがより好ましい。立体規則性の低い高分子ほどn−デカンに溶出しやすい傾向を有するため、ポリオレフィン系樹脂の80℃におけるn−デカンに可溶な成分量がこのような範囲にあることにより、ポリオレフィン系樹脂を構成する分子鎖の可動性が高まり、柔軟性が高められると考えられる。このため、電池用包装材料のヒートシール部が屈曲された際に加わる外部応力に対してもシーラント層がより追従しやすくなり、クラックの発生が抑制され、結果として絶縁性がより高められていると考えられる。なお、ポリオレフィン系樹脂において、n−デカンに可溶な成分量は、100質量部のポリオレフィン系樹脂を80℃で1000質量部のn−デカン中で攪拌し、溶解しなかったポリオレフィン系樹脂の量から算出した値である。
ポリオレフィン系樹脂のアイソタクチック分率、エチレン単位の含有量、80℃においてn−デカンに可溶な成分量などの物性は、ポリオレフィン系樹脂の分子量、構成モノマーの種類や比率等によって定まる。ポリオレフィン系樹脂においては、少なくともアイソタクチック分率(mm)が99%以下の物性となるように、その分子量、構成モノマーの種類や比率等が設定される。
2.電池用包装材料
本発明の電池用包装材料は、少なくとも、基材層1、金属層3、及びシーラント層4をこの順に有する積層体からなる。図1に示すように、本発明の電池用包装材料は、基材層1と金属層3との間に接着層2を有していてもよい。本発明の電池用包装材料が電池に使用される際には、基材層1が最外層になり、シーラント層4が最内層(電池素子側)になる。電池の組み立て時に、電池素子の周縁に位置するシーラント層4同士を接面させて熱溶着することにより電池素子が密封され、電池素子が封止される。また、本発明の電池用包装材料は、図2に示すように、金属層3とシーラント層4との間に接着層5を有していてもよい。
3.電池用包装材料を形成する各層の組成
[基材層1]
本発明の電池用包装材料において、基材層1は最外層を形成する層である。基材層1を形成する素材については、絶縁性を備えるものであることを限度として特に制限されるものではない。基材層1を形成する素材としては、例えば、ポリエステル、ポリアミド、エポキシ樹脂、アクリル樹脂、フッ素樹脂、ポリウレタン、珪素樹脂、フェノール樹脂、ポリエーテルイミド、ポリイミド、及びこれらの混合物や共重合物等が挙げられる。
ポリエステルとしては、具体的には、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリブチレンナフタレート、ポリエチレンイソフタレート、ポリカーボネート、エチレンテレフタレートを繰り返し単位の主体とした共重合ポリエステル、ブチレンテレフタレートを繰り返し単位の主体とした共重合ポリエステル等が挙げられる。また、エチレンテレフタレートを繰り返し単位の主体とした共重合ポリエステルとしては、具体的には、エチレンテレフタレートを繰り返し単位の主体としてエチレンイソフタレートと重合する共重合体ポリエステル(以下、ポリエチレン(テレフタレート/イソフタレート)にならって略す)、ポリエチレン(テレフタレート/イソフタレート)、ポリエチレン(テレフタレート/アジペート)、ポリエチレン(テレフタレート/ナトリウムスルホイソフタレート)、ポリエチレン(テレフタレート/ナトリウムイソフタレート)、ポリエチレン(テレフタレート/フェニル−ジカルボキシレート)、ポリエチレン(テレフタレート/デカンジカルボキシレート)等が挙げられる。また、ブチレンテレフタレートを繰り返し単位の主体とした共重合ポリエステルとしては、具体的には、ブチレンテレフタレートを繰り返し単位の主体としてブチレンイソフタレートと重合する共重合体ポリエステル(以下、ポリブチレン(テレフタレート/イソフタレート)にならって略す)、ポリブチレン(テレフタレート/アジペート)、ポリブチレン(テレフタレート/セバケート)、ポリブチレン(テレフタレート/デカンジカルボキシレート)、ポリブチレンナフタレート等が挙げられる。これらのポリエステルは、1種単独で使用してもよく、また2種以上を組み合わせて使用してもよい。ポリエステルは、耐電解液性に優れ、電解液の付着に対して白化等が発生し難いという利点があり、基材層1の形成素材として好適に使用される。
また、ポリアミドとしては、具体的には、ナイロン6、ナイロン66、ナイロン610、ナイロン12、ナイロン46、ナイロン6とナイロン6,6との共重合体等の脂肪族系ポリアミド;テレフタル酸及び/又はイソフタル酸に由来する構成単位を含むナイロン6I、ナイロン6T、ナイロン6IT、ナイロン6I6T(Iはイソフタル酸、Tはテレフタル酸を表す)等のヘキサメチレンジアミン−イソフタル酸−テレフタル酸共重合ポリアミド、ポリメタキシリレンアジパミド(MXD6)等の芳香族を含むポリアミド;ポリアミノメチルシクロヘキシルアジパミド(PACM6)等の脂環系ポリアミド;さらにラクタム成分や、4,4’−ジフェニルメタン−ジイソシアネート等のイソシアネート成分を共重合させたポリアミド、共重合ポリアミドとポリエステルやポリアルキレンエーテルグリコールとの共重合体であるポリエステルアミド共重合体やポリエーテルエステルアミド共重合体;これらの共重合体等が挙げられる。これらのポリアミドは、1種単独で使用してもよく、また2種以上を組み合わせて使用してもよい。延伸ポリアミドフィルムは延伸性に優れており、成形時の基材層1の樹脂割れによる白化の発生を防ぐことができ、基材層1の形成素材として好適に使用される。
基材層1は、1軸又は2軸延伸された樹脂フィルムで形成されていてもよく、また未延伸の樹脂フィルムで形成してもよい。中でも、1軸又は2軸延伸された樹脂フィルム、とりわけ2軸延伸された樹脂フィルムは、配向結晶化することにより耐熱性が向上しているので、基材層1として好適に使用される。また、基材層1は、上記の素材を金属層3上にコーティングして形成されていてもよい。
これらの中でも、基材層1を形成する樹脂フィルムとして、好ましくはナイロン、ポリエステル、更に好ましくは2軸延伸ナイロン、2軸延伸ポリエステル、特に好ましくは2軸延伸ナイロンが挙げられる。
基材層1は、耐ピンホール性及び電池の包装体とした時の絶縁性を向上させるために、異なる素材の樹脂フィルム及びコーティングの少なくとも一方を積層化することも可能である。具体的には、ポリエステルフィルムとナイロンフィルムとを積層させた多層構造や、2軸延伸ポリエステルと2軸延伸ナイロンとを積層させた多層構造等が挙げられる。基材層1を多層構造にする場合、各樹脂フィルムは接着剤を介して接着してもよく、また接着剤を介さず直接積層させてもよい。接着剤を介さず接着させる場合には、例えば、共押出し法、サンドラミ法、サーマルラミネート法等の熱溶融状態で接着させる方法が挙げられる。また、接着剤を介して接着させる場合、使用する接着剤は、2液硬化型接着剤であってもよく、また1液硬化型接着剤であってもよい。更に、接着剤の接着機構についても、特に制限されず、化学反応型、溶剤揮発型、熱溶融型、熱圧型、UVやEBなどの電子線硬化型等のいずれであってもよい。接着剤の成分としてポリエステル系樹脂、ポリエーテル系樹脂、ポリウレタン系樹脂、エポキシ系樹脂、フェノール樹脂系樹脂、ポリアミド系樹脂、ポリオレフィン系樹脂、ポリ酢酸ビニル系樹脂、セルロース系樹脂、(メタ)アクリル系樹脂、ポリイミド系樹脂、アミノ樹脂、ゴム、シリコン系樹脂が挙げられる。
基材層1には、成形性を向上させるために低摩擦化させておいてもよい。基材層1を低摩擦化させる場合、その表面の摩擦係数については特に制限されないが、例えば1.0以下が挙げられる。基材層1を低摩擦化するには、例えば、マット処理、スリップ剤の薄膜層の形成、これらの組み合わせ等が挙げられる。
マット処理としては、予め基材層1にマット化剤を添加し表面に凹凸を形成したり、エンボスロールによる加熱や加圧による転写法や、表面を乾式又は湿式ブラスト法やヤスリで機械的に荒らす方法が挙げられる。マット化剤としては、例えば、粒径が0.5nm〜5μm程度の微粒子が挙げられる。マット化剤の材質については、特に制限されないが、例えば、金属、金属酸化物、無機物、有機物等が挙げられる。また、マット化剤の形状についても、特に制限されないが、例えば、球状、繊維状、板状、不定形、バルーン状等が挙げられる。マット化剤として、具体的には、はタルク,シリカ,グラファイト、カオリン、モンモリロイド、モンモリロナイト、合成マイカ、ハイドロタルサイト、シリカゲル、ゼオライト、水酸化アルミニウム、水酸化マグネシウム、酸化亜鉛,酸化マグネシウム,酸化アルミニウム,酸化ネオジウム,酸化アンチモン、酸化チタン、酸化セリウム、硫酸カルシウム,硫酸バリウム、炭酸カルシウム,ケイ酸カルシウム、炭酸リチウム、安息香酸カルシウム,シュウ酸カルシウム,ステアリン酸マグネシウム、アルミナ、カーボンブラック、カーボンナノチューブ類、高融点ナイロン、架橋アクリル、架橋スチレン、架橋ポリエチレン、ベンゾグアナミン、金、アルミニウム、銅、ニッケル等が挙げられる。これらのマット化剤は、1種単独で使用してもよく、また2種以上を組み合わせて使用してもよい。これらのマット化剤の中でも、分散安定性やコスト等の観点から、好ましくはりシリカ、硫酸バリウム、酸化チタンが挙げられる。また、マット化剤には、表面に絶縁処理、高分散性処理等の各種表面処理を施しておいてもよい。
スリップ剤の薄膜層は、基材層1上にスリップ剤をブリードアウトにより表面に析出させて薄層を形成させる方法や、基材層1にスリップ剤を積層することで形成できる。スリップ剤としては、特に制限されないが、例えば、脂肪酸アマイド、金属石鹸、親水性シリコーン、シリコーンをグラフトしたアクリル、シリコーンをグラフトしたエポキシ、シリコーンをグラフトしたポリエーテル、シリコーンをグラフトしたポリエステル、ブロック型シリコーンアクリル共重合体、ポリグリセロール変性シリコーン、パラフィン等が挙げられる。これらのスリップ剤は、1種単独で使用してもよく、また2種以上を組み合わせて使用してもよい。
基材層1の厚さとしては、例えば、10〜50μm、好ましくは15〜30μmが挙げられる。
[接着層2]
本発明の電池用包装材料において、接着層2は、基材層1と金属層3とを接着させるために、必要に応じて設けられる層である。
接着層2は、基材層1と金属層3とを接着可能である接着剤によって形成される。接着層2の形成に使用される接着剤は、2液硬化型接着剤であってもよく、また1液硬化型接着剤であってもよい。更に、接着層2の形成に使用される接着剤の接着機構についても、特に制限されず、化学反応型、溶剤揮発型、熱溶融型、熱圧型等のいずれであってもよい。
接着層2の形成に使用できる接着剤の樹脂成分としては、具体的には、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリブチレンナフタレート、ポリエチレンイソフタレート、ポリカーボネート、共重合ポリエステル等のポリエステル系樹脂;ポリエーテル系接着剤;ポリウレタン系接着剤;エポキシ系樹脂;フェノール樹脂系樹脂;ナイロン6、ナイロン66、ナイロン12、共重合ポリアミド等のポリアミド系樹脂;ポリオレフィン、酸変性ポリオレフィン、金属変性ポリオレフィン等のポリオレフィン系樹脂;ポリ酢酸ビニル系樹脂;セルロース系接着剤;(メタ)アクリル系樹脂;ポリイミド系樹脂;尿素樹脂、メラミン樹脂等のアミノ樹脂;クロロプレンゴム、ニトリルゴム、スチレン−ブタジエンゴム等のゴム;シリコーン系樹脂;フッ化エチレンプロピレン共重合体等が挙げられる。これらの接着剤成分は1種単独で使用してもよく、また2種以上を組み合わせて使用してもよい。2種以上の接着剤成分の組み合わせ態様については、特に制限されないが、例えば、その接着剤成分として、ポリアミドと酸変性ポリオレフィンとの混合樹脂、ポリアミドと金属変性ポリオレフィンとの混合樹脂、ポリアミドとポリエステル、ポリエステルと酸変性ポリオレフィンとの混合樹脂、ポリエステルと金属変性ポリオレフィンとの混合樹脂等が挙げられる。これらの中でも、展延性、高湿度条件下における耐久性や応変抑制作用、ヒートシール時の熱劣化抑制作用等が優れ、基材層1と金属層3との間のラミネーション強度の低下を抑えてデラミネーションの発生を効果的に抑制するという観点から、好ましくはポリウレタン系2液硬化型接着剤;ポリアミド、ポリエステル、又はこれらと変性ポリオレフィンとのブレンド樹脂が挙げられる。
また、接着層2は異なる接着剤成分で多層化してもよい。接着層2を異なる接着剤成分で多層化する場合、基材層1と金属層3とのラミネーション強度を向上させるという観点から、基材層1側に配される接着剤成分を基材層1との接着性に優れる樹脂を選択し、金属層3側に配される接着剤成分を金属層3との接着性に優れる接着剤成分を選択することが好ましい。接着層2は異なる接着剤成分で多層化する場合、具体的には、金属層3側に配置される接着剤成分としては、好ましくは、酸変性ポリオレフィン、金属変性ポリオレフィン、ポリエステルと酸変性ポリオレフィンとの混合樹脂、共重合ポリエステルを含む樹脂等が挙げられる。
接着層2の厚さについては、例えば、2〜50μm、好ましくは3〜25μmが挙げられる。
[金属層3]
本発明の電池用包装材料において、金属層3は、包装材料の強度向上の他、電池内部に水蒸気、酸素、光等が侵入するのを防止するためのバリア層として機能する層である。金属層3を形成する金属としては、具体的には、アルミニウム、ステンレス、チタン等の金属箔が挙げられる。これらの中でも、アルミニウムが好適に使用される。包装材料の製造時にしわやピンホールを防止するために、本発明において金属層3として、軟質アルミニウム、例えば、焼きなまし処理済みのアルミニウム(JIS A8021P−O)又は(JIS A8079P−O)等を用いることが好ましい。
金属層3の厚さについては、例えば、10〜200μm、好ましくは20〜100μmが挙げられる。
また、金属層3は、接着の安定化、溶解や腐食の防止等のために、少なくとも一方の面、好ましくは少なくともシーラント層4側の面、更に好ましくは両面が化成処理されていることが好ましい。ここで、化成処理とは、金属層3の表面に耐酸性皮膜を形成する処理である。化成処理は、例えば、硝酸クロム、フッ化クロム、硫酸クロム、酢酸クロム、蓚酸クロム、重リン酸クロム、クロム酸アセチルアセテート、塩化クロム、硫酸カリウムクロム等のクロム酸化合物を用いたクロム酸クロメート処理;リン酸ナトリウム、リン酸カリウム、リン酸アンモニウム、ポリリン酸等のリン酸化合物を用いたリン酸クロメート処理;下記一般式(1)〜(4)で表される繰り返し単位からなるアミノ化フェノール重合体を用いたクロメート処理等が挙げられる。
一般式(1)〜(4)中、Xは水素原子、ヒドロキシル基、アルキル基、ヒドロキシアルキル基、アリル基又はベンジル基を示す。また、R1及びR2は、同一又は異なって、ヒドロキシル基、アルキル基、又はヒドロキシアルキル基を示す。一般式(1)〜(4)において、X、R1、R2で示されるアルキル基としては、例えば、メチル基、エチル基、n−プロピル基、イソプロピル基、n−ブチル基、イソブチル基、tert−ブチル基等の炭素数1〜4の直鎖又は分枝鎖状アルキル基が挙げられる。また、X、R1、R2で示されるヒドロキシアルキル基としては、例えば、ヒドロキシメチル基、1−ヒドロキシエチル基、2−ヒドロキシエチル基、1−ヒドロキシプロピル基、2−ヒドロキシプロピル基、3−ヒドロキシプロピル基、1−ヒドロキシブチル基、2−ヒドロキシブチル基、3−ヒドロキシブチル基、4−ヒドロキシブチル基等のヒドロキシ基が1個置換された炭素数1〜4の直鎖又は分枝鎖状アルキル基が挙げられる。ことができる。一般式(1)〜(4)において、Xは、水素原子、ヒドロキシル基、及び、ドロキシアルキル基のいずれかであることが好ましい。一般式(1)〜(4)で表される繰り返し単位からなるアミノ化フェノール重合体の数平均分子量は、例えば、約500〜約100万、好ましくは約1000〜約2万が挙げられる。
また、金属層3に耐食性を付与する化成処理方法として、リン酸中に、酸化アルミ、酸化チタン、酸化セリウム、酸化スズ等の金属酸化物や硫酸バリウムの微粒子を分散させたものをコーティングし、150℃以上で焼付け処理を行うことにより、金属層3の表面に耐食処理層を形成する方法が挙げられる。また、耐食処理層の上には、カチオン性ポリマーを架橋剤で架橋させた樹脂層を形成してもよい。ここで、カチオン性ポリマーとしては、例えば、ポリエチレンイミン、ポリエチレンイミンとカルボン酸を有するポリマーからなるイオン高分子錯体、アクリル主骨格に1級アミンをグラフトさせた1級アミングラフトアクリル樹脂、ポリアリルアミンまたはその誘導体、アミノフェノール等が挙げられる。これらのカチオン性ポリマーは1種単独で使用してもよく、また2種以上を組み合わせて使用してもよい。また、架橋剤としては、例えば、イソシアネート基、グリシジル基、カルボキシル基、及びオキサゾリン基よりなる群から選ばれる少なくとも1種の官能基を有する化合物、シランカップリング剤等が挙げられる。これらの架橋剤は1種単独で使用してもよく、また2種以上を組み合わせて使用してもよい。
これらの化成処理は、1種の化成処理を単独で行ってもよく、2種以上の化成処理を組み合わせて行ってもよい。更に、これらの化成処理は、1種の化合物を単独で使用して行ってもよく、また2種以上の化合物を組み合わせて使用して行ってもよい。これらの中でも、好ましくはクロム酸クロメート処理、更に好ましくはクロム酸化合物、リン酸化合物、及びアミノ化フェノール重合体を組み合わせたクロメート処理が挙げられる。
化成処理において金属層3の表面に形成させる耐酸性皮膜の量については、特に制限されないが、例えばクロム酸化合物、リン酸化合物、及びアミノ化フェノール重合体を組み合わせてクロメート処理を行う場合であれば、金属層3の表面1m2当たり、クロム酸化合物がクロム換算で約0.5〜約50mg、好ましくは約1.0〜約40mg、リン化合物がリン換算で約0.5〜約50mg、好ましくは約1.0〜約40mg、及びアミノ化フェノール重合体が約1〜約200mg、好ましくは約5.0〜150mgの割合で含有されていることが望ましい。
化成処理は、耐酸性皮膜の形成に使用する化合物を含む溶液を、バーコート法、ロールコート法、グラビアコート法、浸漬法等によって、金属層3の表面に塗布した後に、金属層3の温度が70〜200℃程度になるように加熱することにより行われる。また、金属層3に化成処理を施す前に、予め金属層3を、アルカリ浸漬法、電解洗浄法、酸洗浄法、電解酸洗浄法等による脱脂処理に供してもよい。このように脱脂処理を行うことにより、金属層3の表面の化成処理を一層効率的に行うことが可能になる。
[シーラント層4]
本発明の電池用包装材料において、シーラント層4は、最内層に該当し、電池の組み立て時にシーラント層4同士が熱溶着して電池素子を密封する層である。シーラント層4は、本発明の樹脂組成物により形成された1層により構成されていてもよいし、当該樹脂組成物により形成された複数の層により構成されていてもよい。また、シーラント層4は、本発明の樹脂組成物により形成された層に加えて、さらに本発明の樹脂組成物により形成されていない他の層を1層以上有していてもよい。例えば、本発明電池用包装材料において、シーラント層4は、金属層3側に位置する第1シーラント層と、シーラント層4の中でも最内層に位置する第2シーラント層により形成されており、第2シーラント層が本発明の樹脂組成物により形成された層に該当し、第1シーラント層が本発明の樹脂組成物により形成されていない他の層に該当する層構成を有していてもよいし、その逆の層構成などを有していてもよい。
なお、本発明の樹脂組成物により形成された層は、アイソタクチック分率が99%を超えるポリオレフィン系樹脂を含んでいてもよい。また、本発明の樹脂組成物により形成された層は、ポリオレフィン系樹脂以外の樹脂を含んでいてもよい。
本発明の樹脂組成物により形成された層が、アイソタクチック分率が99%を超えるポリオレフィン系樹脂、またはポリオレフィン系樹脂以外の樹脂を含む場合、当該層中のアイソタクチック分率が99%以下のポリオレフィン系樹脂の含有量については、本発明の効果を妨げない限り特に制限されないが、好ましくは50質量%以上が挙げられる。本発明の樹脂組成物により形成された層は、実質的にアイソタクチック分率が99%以下のポリオレフィン系樹脂のみにより形成されていてもよい。
シーラント層4において、本発明の樹脂組成物により形成された層の融点Tm1としては、特に制限されないが、電池用包装材料のヒートシール部を屈曲した際の絶縁性をより一層高める観点からは、好ましくは100〜160℃、より好ましくは105〜150℃、さらに好ましくは110〜140℃が挙げられる。また、本発明の樹脂組成物により形成された層の軟化点Ts1としては、特に制限されないが、融点と同様の観点からは、好ましくは60〜150℃、より好ましくは65〜140℃、さらに好ましくは70〜120℃が挙げられる。
ここで、上記の融点Tm1は、本発明の樹脂組成物により形成された層を構成する樹脂成分の融点をJIS K6921−2(ISO1873−2.2:95)に準拠しDSC法により測定した値である。また、この層が複数の樹脂成分を含むブレンド樹脂で形成されている場合には、その融点Tm1は、当該ブレンド樹脂をJIS K6921−2(ISO1873−2.2:95)に準拠しDSC法に供し、総ピーク面積を1として各樹脂成分に該当する融点のピーク面積の比率を算出し、各樹脂成分に該当する融点と当該ピーク面積の比率を掛けた値(融点×面積比)を算出し、更に融点毎に算出された当該値(融点×面積比)を加算することにより求められる。
また、上記の軟化点Ts1は、ビカット軟化温度試験法JIS K7206により測定される値である。また、この層が、複数の樹脂成分を含むブレンド樹脂で形成されている場合には、その軟化点Ts1は、当該ブレンド樹脂の構成成分の軟化点×配合分率の和により求められる。
電池用包装材料の高い絶縁性を維持しつつ、シーラント層4をできるだけ薄く形成する観点からは、本発明の樹脂組成物により形成された層の厚みとしては、例えば、1〜20μm、好ましくは3〜18μm、更に好ましくは5〜15μmが挙げられる。
一方、本発明の樹脂組成物により形成されておらず、任意に設けられる他の層を形成する樹脂としては、本発明の効果を奏することを限度として特に制限されないが、例えば、カルボン酸変性ポリオレフィン、カルボン酸変性環状ポリオレフィンなどの酸変性ポリオレフィンや、ポリオレフィン、環状ポリオレフィンが挙げられる。
ポリオレフィンとしては、具体的には、低密度ポリエチレン、中密度ポリエチレン、高密度ポリエチレン、線状低密度ポリエチレンなどのポリエチレン;ホモポリプロピレン、ポリプロピレンのブロックコポリマー(例えば、プロピレンとエチレンのブロックコポリマー)、ポリプロピレンのランダムコポリマー(例えば、プロピレンとエチレンのランダムコポリマー)などの結晶性または非晶性のポリプロピレン;エチレン−ブテン−プロピレンのターポリマーなどが挙げられる。これらのポリオレフィンの中でも、ポリエチレン及びポリプロピレンが好ましい。
環状ポリオレフィンは、オレフィンと環状モノマーとの共重合体である。オレフィンとしては、例えば、エチレン、プロピレン、4−メチル−1−ペンテン、スチレン、ブタジエン、イソプレンなどが挙げられる。また、環状モノマーとしては、例えば、ノルボルネンなどの環状アルケン;シクロペンタジエン、ジシクロペンタジエン、シクロヘキサジエン、ノルボルナジエンなどの環状ジエンなどが挙げられる。これらのポリオレフィンの中でも、環状アルケンが好ましく、ノルボルネンがさらに好ましい。
カルボン酸変性ポリオレフィンとは、上記のようなポリオレフィンをカルボン酸で変性したポリマーである。変性に使用されるカルボン酸としては、例えば、マレイン酸、アクリル酸、イタコン酸、クロトン酸、無水マレイン酸、無水イタコン酸などが挙げられる。
カルボン酸変性環状ポリオレフィンとは、環状ポリオレフィンを構成するモノマーの一部を、α,β―不飽和カルボン酸またはその酸無水物に代えて共重合することにより、或いは環状ポリオレフィンに対してα,β―不飽和カルボン酸またはその酸無水物をブロック共重合またはグラフト共重合することにより得られるポリマーである。カルボン酸変性される環状ポリオレフィンは、上記の環状ポリオレフィンと同様とすることができる。また、変性に使用されるカルボン酸としては、上記の酸変性シクロオレフィンコポリマーの変性に用いられるものと同様とすることができる。
これらの樹脂成分の中でも、好ましくは酸変性ポリオレフィン、結晶性または非晶性のポリオレフィン、環状ポリオレフィン、及びこれらのブレンドポリマー;さらに好ましくはポリエチレン、ポリプロピレン、エチレンとノルボルネンの共重合体、及びこれらの中の2種類以上のブレンドポリマーが挙げられる。
他の層は、1種類の樹脂成分のみから形成されていてもよく、2種類以上の樹脂成分を組み合わせたブレンドポリマーから形成されていてもよい
シーラント層4において、他の層の融点Tm2としては、特に制限されないが、電池用包装材料のヒートシール部を屈曲した際の絶縁性をより一層高める観点からは、好ましくは100〜160℃、より好ましくは105〜150℃、さらに好ましくは110〜140℃が挙げられる。また、他の層の軟化点Ts2としては、特に制限されないが、融点と同様の観点からは、好ましくは60〜150℃、より好ましくは65〜140℃、さらに好ましくは75〜120℃が挙げられる。
なお、他の層の融点Tm2及び軟化点軟化点Ts2の算出方法は、上記の本発明の樹脂組成物により形成された層の融点Tm1及び軟化点Ts1の場合と同様である。
(シーラント層4の総厚み)
シーラント層4の総厚みとしては、電池用包装材料の高い絶縁性を維持しつつ、シーラント層4をできるだけ薄く形成する観点からは、好ましくは40μm以下、より好ましくは20〜40μmが挙げられる。
[接着層5]
電池用包装材料においては、金属層3とシーラント層4を強固に接着させることなどを目的として、金属層3とシーラント層4との間に接着層5をさらに設けてもよい。
接着層5は、金属層3と後述のシーラント層4とを接着可能な接着剤成分によって形成される。接着層5の形成に使用される接着剤は、2液硬化型接着剤であってもよく、また1液硬化型接着剤であってもよい。また、接着層5の形成に使用される接着剤成分の接着機構についても、特に限定されず、例えば、化学反応型、溶剤揮発型、熱溶融型、熱圧型などが挙げられる。
接着層5の形成に使用できる接着剤成分の具体的としては、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリブチレンナフタレート、ポリエチレンイソフタレート、ポリカーボネート、共重合ポリエステルなどのポリエステル系樹脂;ポリエーテル系接着剤;ポリウレタン系接着剤;エポキシ系樹脂;フェノール樹脂系樹脂;ナイロン6、ナイロン66、ナイロン12、共重合ポリアミドなどのポリアミド系樹脂;ポリオレフィン、カルボン酸変性ポリオレフィン、金属変性ポリオレフィンなどのポリオレフィン系樹脂、ポリ酢酸ビニル系樹脂;セルロース系接着剤;(メタ)アクリル系樹脂;ポリイミド系樹脂;尿素樹脂、メラミン樹脂などのアミノ樹脂;クロロプレンゴム、ニトリルゴム、スチレン−ブタジエンゴムなどのゴム;シリコーン系樹脂などが挙げられる。これらの接着剤成分は1種類のみを用いてもよく、2種類以上を組み合わせて用いてもよい。
接着層5の厚みとしては、特に制限されないが、好ましくは0.01μm以上、より好ましくは0.05〜20μmが挙げられる。
3.電池用包装材料の製造方法
本発明の電池用包装材料の製造方法については、所定の組成の各層を積層させた積層体が得られる限り、特に制限されないが、例えば、以下の方法が例示される。
まず、基材層1、接着層2、金属層3が順に積層された積層体(以下、「積層体A」と表記することもある)を形成する。積層体Aの形成は、具体的には、基材1と必要に応じて表面が化成処理された金属層3とを、接着層2を形成する接着剤を用いて、サーマルラミネート法、サンドラミネート法、又はこれらの組み合わせ等によって積層させることにより行われる。
サーマルラミネート法による積層体Aの形成は、例えば、基材層1と接着層2とが積層された多層フィルムを予め用意し、接着層2に金属層3を重ね合わせて加熱ロールにより、基材層1と金属層3で接着層2を挟持しながら熱圧着することにより行うことができる。また、サーマルラミネート法による積層体Aの形成は、金属層3と接着層2とが積層された多層フィルムを予め用意し、加熱した金属層3と接着層2に基材層1を重ね合わせて基材層1と金属層3で接着層2を挟持しながら熱圧着することにより行ってもよい。また、基材層1と金属層3とは、接着層2を介さずに、直接積層してもよい。
なお、サーマルラミネート法において予め用意する基材層1と接着層2とが積層された多層フィルムは、基材層1を構成する樹脂フィルムに接着層2を構成する接着剤を溶融押し出し又は溶液コーティング(液状塗工)により積層して乾燥させた後、接着層2を構成する接着剤の融点以上の温度で焼付けて形成する。焼付けを行うことにより、金属層3と接着層2との接着強度が向上する。また、サーマルラミネート法において予め用意する金属層3と接着層2とが積層された多層フィルムについても、同様に金属層3を構成する金属箔に接着層2を構成する接着剤を溶融押し出し又は溶液コーティングにより積層して乾燥させた後、接着層2を構成する接着剤の融点以上の温度で焼付けることにより形成される。
また、サンドラミネート法による積層体Aの形成は、例えば、接着層2を構成する接着剤を金属層3の上面に溶融押し出しして基材層1を構成する樹脂フィルムを金属層に貼り合わせることにより行うことができる。このとき、樹脂フィルムを貼り合わせて仮接着した後、再度加熱して本接着を行うことが望ましい。なお、サンドラミネート法においても接着層2を異なる樹脂種で多層化してもよい。この場合、基材層1と接着層2とが積層された多層フィルムを予め用意し、金属層3の上面に接着層2を構成する接着剤を溶融押出して多層の樹脂フィルムとサーマルラミネート法により積層すればよい。これにより、多層フィルムを構成する接着層2と、金属層3の上面に積層された接着層2とが接着して2層の接着層2が形成される。接着層2を異なる樹脂種で多層化する場合には、金属層3と接着層2とが積層された多層フィルムを予め用意し、基材層1上に接着層2を構成する接着剤を溶融押出して、これを金属層3上の接着層2と積層してもよい。これにより、多層の樹脂フィルと基材層1との間に2層の異なる接着剤で構成される接着層2が形成される。
次いで、積層体Aの金属層3上に、シーラント層4を積層させる。積層体Aの金属層3上へのシーラント層4の積層は、共押出し法、サーマルラミネート法、サンドラミネート法、コーティング方、又はこれらの組み合わせ等によって行うことができる。例えば、接着層5を設けない場合、シーラント層4は、金属層3の上にシーラント層4を溶融押出し法、サーマルラミネート法、コーティング法などにより形成することができる。また、接着層5を設ける場合、金属層3の上に接着層5を溶融押出し法、サーマルラミネート法、コーティング法などにより形成した後、同様の方法でシーラント層4を形成することができる。また、金属層3の上に、接着層5とシーラント層4とを同時に溶融押出しする共押出し法を行ってもよい。また、金属層3上に接着層5を溶融押出しすると共に、フィルム状のシーラント層4を貼り合わせるサンドラミネート法を行うこともできる。シーラント層4が2層により形成されている場合、例えば、金属層3上に接着層5とシーラント層4の1層を共押出しした後、シーラント層4の他の1層をサーマルラミネート法で貼り付ける方法が挙げられる。また、金属層3上に接着層5とシーラント層4の1層を共押出しすると共に、フィルム状のシーラント層4の他の1層を貼り合わせる方法なども挙げられる。なお、シーラント層4を3層以上にする場合、さらに溶融押出し法、サーマルラミネート法、コーティング法などによってシーラント層4を形成することができる。
上記のようにして、基材層1/必要に応じて設けられる接着層2/必要に応じて表面が化成処理された金属層3/必要に応じて設けられる接着層5/シーラント層4からなる積層体が形成される。接着層2の接着性を強固にするために、更に、熱ロール接触、熱風、近又は遠赤外線照射、誘電加熱、熱抵抗加熱等の加熱処理に供してもよい。このような加熱処理の条件としては、例えば150〜250℃で1〜10時間が挙げられる。
また、本発明の電池用包装材料において、積層体を構成する各層は、必要に応じて、製膜性、積層化加工、最終製品2次加工(パウチ化、エンボス成形)適性等を向上又は安定化するために、コロナ処理、ブラスト処理、酸化処理、オゾン処理等の表面活性化処理を施していてもよい。
4.電池用包装材料の用途
本発明の電池用包装材料は、正極、負極、電解質などの電池素子を密封して収容するための包装材料として使用される。
具体的には、少なくとも、正極、負極、及び電解質を備えた電池素子を、正極及び負極の各々に接続された金属端子を外側に突出させた状態で、電池素子の周縁にフランジ部(シーラント層同士が接触する領域)が形成できるようにして、本発明の電池用包装材料で被覆する。次に、フランジ部のシーラント層同士をヒートシールして密封させることによって、本発明の電池用包装材料で密封された電池が提供される。本発明の電池用包装材料を用いて電池素子を収容する場合、本発明の電池用包装材料のシーラント層4が内側(電池素子と接する面)になるようにして用いられる。
本発明の電池用包装材料は、一次電池、二次電池のいずれにも用いることができるが、特に二次電池に用いることが適している。本発明の電池用包装材料が適用される二次電池の種類としては、特に制限されず、例えば、リチウムイオン電池、リチウムイオンポリマー電池、鉛畜電池、ニッケル・水素畜電池、ニッケル・カドミウム畜電池、ニッケル・鉄畜電池、ニッケル・亜鉛畜電池、酸化銀・亜鉛畜電池、金属空気電池、多価カチオン電池、コンデンサー、キャパシタなどが挙げられる。これらの二次電池の中でも、本発明の電池用包装材料の好適な適用対象として、リチウムイオン電池及びリチウムイオンポリマー電池が挙げられる。
以下に実施例及び比較例を示して本発明を詳細に説明する。但し、本発明は実施例に限定されるものではない。
実施例1−16及び比較例1−4
[電池用包装材料の製造]
二軸延伸ナイロンフィルム(厚さ25μm)からなる基材層の上に、両面に化成処理を施したアルミニウム箔(厚さ40μm)からなる金属層をドライラミネーション法により積層させた。具体的には、アルミニウム箔の一方面に、2液型ウレタン接着剤(ポリエステル系の主剤とイソシアネート系の硬化剤)を塗布し、金属層上に接着層(厚さ4μm)を形成した。次いで、金属層上の接着層と基材層を加圧加熱貼合した後、60℃で24時間のエージング処理を実施することにより、基材層/接着層/金属層の積層体を調製した。なお、金属層として使用したアルミニウム箔の化成処理は、フェノール樹脂、フッ化クロム化合物、及びリン酸からなる処理液をクロムの塗布量が10mg/m2(乾燥重量)となるように、ロールコート法によりアルミニウム箔の両面に塗布し、皮膜温度が180℃以上となる条件で20秒間焼付けすることにより行った。
次いで、前記積層体の金属層側に第1シーラント層を形成する樹脂と第2シーラント層を形成する樹脂を溶融状態で共押し出しすることにより、金属層3上に第1シーラント層と第2シーラント層を積層させた。各シーラント層を形成する樹脂、厚み、及び融点については、表1に示す通りである。また、第2シーラント層を形成する樹脂について、エチレン単位の含有量(mol%)、アイソタクチック分率(%)、及びn―デカンに可溶な成分量(質量%)は、それぞれ、表2の通りである。斯して、基材層1/接着層2/金属層3/第1シーラント層4a/第2シーラント層4bが順に積層された積層体からなる電池用包装材料を得た。
なお、各樹脂の融点は、示差走査熱量計(DSC)により測定された値である。また、エチレン単位の含有量及びアイソタクチック分率(mm)は、それぞれ、13C核磁気共鳴スペクトルの測定により得られた値である。また、樹脂のn−デカンに可溶な成分量は、100質量部の樹脂を80℃で1000質量部のn−デカン中で攪拌し、溶解しなかった樹脂の量から算出した。
次に、実施例1〜16及び比較例1〜4で得られた電池用包装材料について、以下の様にして、シール部を屈曲した後の絶縁性を評価した。
<シール部を1回屈曲した後の絶縁性の評価>
電池用包装材料を60mm(MD方向)×60mm(TD方向)のシート片に裁断した。次に、これらのシート片をMD方向に2つ折りし、対向する2辺を7mm巾でヒートシールして1辺が開口を有するパウチタイプの外装体を作製した。次に、得られた外装体を、開口する1辺から金属端子が外部に延出するようにセルを含むリチウムイオン電池本体を封入し、電解液を入れ金属端子を挟持しながら、開口部を3mm巾で密封シールして、リチウムイオン電池を作製した。このとき、ヒートシールは、面圧2.0MPa、シール温度170℃、シール時間5.0秒の条件で行なった。次に、得られたリチウムイオン電池のヒートシールした部分を内側に屈曲し、元に戻した。次に、インパルス印加方式(株式会社日本テクナート製、リチウムイオン電池絶縁試験器)を用いて、クラックに対する絶縁性評価試験を実施した。まず、上記リチウムイオン電池を、それぞれ20個用意して、各リチウムイオン電池の負極端子とアルミニウム箔との間に印加電圧100Vのインパルス電圧を印加し、99msec後の電圧降下が20V以内のものを合格とした。合格品の割合を表1に示す。
表1に記載の樹脂は、以下の通りである。
PPa(1):酸変性ランダムポリプロピレン、融点160℃
PPa(2):酸変性ランダムポリプロピレン、融点140℃
PP(1):ランダムポリプロピレン、融点150℃
PP(2):ランダムポリプロピレン、融点155℃
PP(3):ランダムポリプロピレン、融点140℃
PP(4):ランダムポリプロピレン、融点145℃
PP(5):ランダムポリプロピレン、融点150℃
PP(6):ランダムポリプロピレン、融点155℃
PP(7):ランダムポリプロピレン、融点130℃
PP(8):ランダムポリプロピレン、融点135℃
PP(9):ランダムポリプロピレン、融点156℃
PP(10):ランダムポリプロピレン、融点141℃
PP(11):ランダムポリプロピレン、融点157℃
PP(12):ランダムポリプロピレン、融点138℃
表1に示されるように、アイソタクチック分率(mm)が99%以下であるランダムポリプロピレンを用いた実施例1〜16の電池用包装材料においては、いずれも、シール部を1回屈曲した後の絶縁性の評価において、合格品の割合が75%以上と高かった。一方、アイソタクチック分率(mm)が99.5%であった比較例1〜4では、いずれも、ヒートシール部を1回屈曲した後の絶縁性の評価において、合格品の割合が非常に低かった。
1 基材層
2 接着層
3 金属層
4 シーラント層
5 接着層

Claims (7)

  1. 少なくとも、基材層、金属層、及びシーラント層をこの順に有する積層体からなる電池用包装材料であって、
    前記シーラント層は、前記金属層側に位置する第1シーラント層と、前記シーラント層の最内層に位置する第2シーラント層とを有し、
    前記第1シーラント層が、酸変性ポリオレフィンにより形成されており、
    前記第2シーラント層が、アイソタクチック分率(mm)が99%以下であるポリオレフィン系樹脂を含む、電池用包装材料。
  2. 前記ポリオレフィン系樹脂は、エチレン単位の含有量が0.1〜10mol%である、請求項1に記載の電池用包装材料
  3. 前記ポリオレフィン系樹脂は、80℃においてn−デカンに可溶な成分量が0.1〜15質量%である、請求項1または2に記載の電池用包装材料
  4. 前記ポリオレフィン系樹脂が、構成モノマーとして少なくともプロピレンを含む、請求項1〜3のいずれかに記載の電池用包装材料
  5. 前記第2シーラント層の厚みが、1〜20μmである、請求項1〜4のいずれかに記載の電池用包装材料。
  6. 前記シーラント層の厚みが、40μm以下である、請求項1〜5のいずれかに記載の電池用包装材料。
  7. 少なくとも正極、負極、及び電解質を備えた電池素子が、請求項1〜6のいずれかに記載の電池用包装材料に封止されてなる、電池。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2005103955A (ja) * 2003-09-30 2005-04-21 Toray Ind Inc 耐蝕性金属被覆用ポリプロピレンフィルムおよび金属ラミネートフィルム
JP2007105893A (ja) * 2005-10-11 2007-04-26 Toray Ind Inc ヒートシール性ポリプロピレンフイルム及びこれからなる金属化ポリプロピレンフイルム

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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